flushing para eliminación de barnices en turbinas de

Universidad Nacional de Tucumán – 03/10/18Universidad Nacional de Tucumán – 03/10/18

Flushing para Eliminación de Barnices en Turbinas de Generación

de Energía

Ing. Cristián Schmid

Lubritech Argentina


Contenido

• Introducción al tema de Barnices

• Caso Turbina de Gas GE

• Acciones durante Operación del Equipo

• Acciones durante Parada Programada

• Conclusiones / Recomendaciones

Universidad Nacional de Tucumán – 03/10/18

Impacto Operativo de la Lubricación

Impacto Negativo en Vida de los Equipos por mala lubricación y contaminación con partículas.

En los últimos 15 años, los problemas causados por presencia de barnices se han incrementado.

¿Cuánto cuesta una Turbina de Generación de Energía sin operar por día?


Espesores de Película Lubricante.

2µ - Bacteria

5µ - Glóbulo Rojo

40µ - Visibilidad Humana

80µ - Espesor Cabello

< 1µ - Partículas precursoras de formación de barnices


Formación de barnices

• Uno de los resultados de la degradación de los aceites deturbinas es la generación de subproductos llamadoscontaminantes suaves. De tamaño típicamente por debajo deun Micrón, por lo que no es posible removerlos con sistemas defiltración mecánica convencional. Existen dos categorías:

• Solubles en el Aceite: son de naturaleza no-polar y quedan ensuspensión en el lubricante oscureciendo su color.

• Insolubles en el Aceite: son de naturaleza polar e inestables en elaceite (no polar). Se combinan y se absorben sobre superficiesmetálicas formando barnices. Se aglomeran en cuerpos de válvulasy guías.


Superficie Metálica

•Contaminanes blandos se depositan unos sobre otros y generan una capa visible

• Contaminantes blandosprecipitan sobre partes metálicas

< 1 micrónContaminantes Blandos, son partículas polares submicrónicas




Cojinete Radial en Turbina de GasVariador de Velocidad – Turbogenerador


Efectos sobre el lubricante:

• Aumento repentino del color

• Posible aumento del TAN

• Posible aumento de la viscosidad

• Generación de insolubles sub-micrónicos

• Atascamiento de servo válvulas

• Barniz + Partículas = Lija = Abrasión

• Barniz: aislante: menor disipación del calor

• Menor espesor de películas lubricante

• Colapso prematuro de filtros

Posibles Efectos sobre la maquinaria:

Pérdida de Disponibilidad y Confiabilidad en la Turbina


Análisis de aceite

• El hecho de que la mayoría de los contaminantes insolublestengan un tamaño inferior a una micra, hace que ladetección mediante las técnicas analíticas tradicionales seavirtualmente imposible.

• Por lo que lo ideal es manejar el siguiente paquete;

• Kinematic Viscosity @ 40C (D-445)

• Karl Fischer Water (D-1744)

• TAN (D-664)

• Particle Count (ISO 4406)

• Metals (D-6595)

• RPVOT (D-2272)

• Color (D-1500)

• Ultracentrifuge (MM-1169)

• Membrane Patch Colorimetry (ASTM D7843)

• Pentane Insolubles by Membrane Filtration(D-4055)

• RULER, Inhibitor Additives (D6971 / D6810)


Antecedentes sin buenos resultados

• Cambio de Lubricante sin limpieza de sistema.

• Simplemente cambiando el lubricante por la misma marca; o incluso una mejor; sin limpiar el sistema; no se elimina el problema, e incluso se acelera la degradación de la nueva carga.

• Filtración Mecánica (por encima de 2µ).

• La filtración mecánica no elimina las partículas precursoras de formación de barnices.

• Utilización de equipos externos de Eliminación de barnices.

• Si bien existen diferentes tecnologías; todas ellas están enfocadas en retirar o prevenir la formación de barnices del lubricante; y no del sistema.


Caso de Estudio

• Turbina de Gas marca GE 9FA, enPlanta de Generación de Energía

• Potencia: 173 MW

• Estatus de Operación: OPERATIVA

• Periodo evaluado: Octubre 2015 aAgosto 2018

• Parada Programada: Marzo 2018

El día de operación de una Turbina de este tipo, significa más de 350.000 USD; contabilizando precio de Energía Eléctrica, Contratos de Disponibilidad, etc.


Desarrollo

• En los Análisis de tendencias se venía detectandoun valor de MPC elevado desde el año 2015, convalores de MPC en zona de Peligro.

• Se habían contabilizado disparos de la turbina poratascamiento en servoválvulas.

• Se realizaron inspecciones visuales en 2017 y sedetectó presencia de barnices en el sistema, sobretodo el los filtros de las servoválvulas y enfriador deplacas.


Desarrollo

• En base a los Programas de Operación y ParoProgramado de la Turbina, se desarrolló elsiguiente programa de atención:

• Instalación de Equipo Purificador Externo porAglomeración de Cargas Balanceadas paradetener el proceso de formación de barnices.

• Realización de Flushing para Eliminar Barnicesdurante Parada Programada en Marzo 2018.


Acciones durante Operación de la Turbina

Tecnología de Aglomeración de Cargas Balanceadas


Tecnología Aglomeración Cargas Balanceadas

• Equipo externo para funcionamiento continuo.

• Se aplica campo electroestático a doscorrientes de fluido, para polarizar las partículasprecursoras de la formación de barnices(menores a 1µ).

• Luego las corrientes se juntan, produciéndosela aglomeración de las partículas; aumentandosu tamaño.

• En una etapa final se retienen las partículasaglomeradas (mayores a 10µ), utilizando unelemento filtrante de alta eficiencia.

Inlet Outlet



Tecnología recomendada por General Electric



• Se realizó la Purificación Externa en la Turbinadel Caso de Estudio desde 12/2016 hastaFebrero de 2018.

• No se tuvieron eventos de disparos o pérdidasde producción asociados a problemas debarnices durante esa etapa.

• Los valores de MPC se mantuvieron estables;aunque en estatus ALARMA-PELIGRO.


Acciones durante Parada Programada de la Turbina

Flushing para Eliminación de Barnices


Desarrollo

• Se programó un Procedimiento de Flushingpara Eliminación de Barnices, durante laParada de Marzo 2018.

• Flushing: Procedimiento de limpieza delSistema de Lubricación y Control pararetirar suciedad durante ParadaProgramada.

• Se utilizó un producto químico,especialmente desarrollado para remover ydisolver los barnices del sistema.


Producto Químico utilizado (CSC)

• Limpiador libre de disolvente soluble en aceiteque contiene emulsionantes, dispersantes einhibidores de herrumbre. Es seguro para el usocon todos los metales ferrosos y no ferrososutilizados en equipos industriales. Serecomienda por lo general la concentración al5% del volumen total del aceite del sistema.

• El producto limpiador empieza hacer efecto apartir de los 48° C por lo que se recomiendatener una temperatura de operación de 60 a 65°C.


Principios del Flushing de barnices (CSC)

• Es un servicio que se realiza con el sistema de lubricación y control sin armar bypasses y sinutilizar caudal turbulento.

• Se agrega el Producto CSC en proporciones adecuadas.

• Se conecta equipo de filtración de alta eficiencia.

• Se usan calentadores externos para alcanzar la temperatura de trabajo, recomendadapor encima de 60 °C.

• Todos los sistemas asociados (hidráulicos, control, lubricación, etc) al equipo a intervenir,deberán ser accionados para garantizar la circulación del agente de limpieza.

• Se requiere dos cargas nuevas de elementos filtrantes del sistema;

1. Se usa la carga existente para la fase de flushing

2. Se usa una carga nueva para la fase de purga

3. Se usa una carga nueva para dejar el sistema en operación normal

• Se toman 3 muestras de aceite cada 12 horas de la fase 1 a la fase 3 para análisis MPC


Fotografías

Equipo de Filtración de Alta Eficienciaβ3 > 1000

Temperaturas del Sistema. Mayores a 60°C


Fotografías

Equipo Calentador de Aceite Laboratorio para MPC y Código ISO en sitio


Fotografías

Válvulas accionadas cada 30 minutos durante toda la fase del servicio


Fotografías

Suciedad retirada del sistema


Fotografías

Evolución muestras MPC

32,6

38

43,246,6

37,2

23,8

6,60

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50Tendencia de Barnices Unidad TG N° 11

Val

or

MP

C

Criti


Resultados Finales Caso de Éxito

• La Turbina funcionó a plena carga a fines de04/2018, luego de la realización del Flushing deBarnices con un MPC de 4,3. Actualmente losvalores siguen en estos parámetros.

• No se tuvieron eventos de disparos o pérdidas deproducción asociados a problemas de barnicesluego de poner en marcha el sistema.

• De forma preventiva se puso en funcionamientoEquipo de Aglomeración de Cargas Balanceadaspara mantener valores actuales.


Conclusiones y Recomendaciones

• La combinación de las dos Soluciones presentadas; logró elobjetivo de mantener la Turbina operativa; y remover los barnicesdel sistema de manera efectiva.

• Cada caso de detección de presencia de barnices en Turbinas deGas, exige un estudio minucioso de todas las variables; para diseñaruna Solución completamente eficaz.

• Se recomienda mantener operativa la tecnología de Purificaciónpor Aglomeración de Cargas Balanceadas, para evitar futurasformación de barnices.


¿Preguntas?

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